Две группы изучают далекие сверхновые звезды с целью определить, является ли Вселенная замкнутой или не замкнутой, путем измерения кривизны диаграмм Хаббла. Приведенный ниже рисунок показывает данные этих двух групп: данные Ванга (Wang) с соавт. (2003) оранжевым и данные Тонри (Tonry) с соавт. (2003) черным. Работа Торни с соавт. включает данные Ванга с соавт..
Кривые показывают: замкнутую Вселенную (
= 2) красным,
Вселенную критической
плотности ( = 1) черным, пустую
Вселенную ( = 0) зеленым,
модель стационарного состояния голубым, и
модель, соответствующую WMAP с M = 0.27
и V = 0.73 сиреневым.
Эта модель дает Ho = 71 км/сек/МПс, что использовалось
для масштабирования яркостных расстояний на графике.
Данные соответствуют ускоряющейся Вселенной при низких и средних красных смещениях,
и замедляющейся Вселенной при более высоких красных смещениях, что соответствует модели
имеющей как космологическую константу, так и существенное количество темной материи.
Обе группы являлись авторами новостных статей в жунале Science, 30 января
1998 и 27 фераля 1998г. Я объединил два их эллипса ошибок, а также
граничные условия, вытекаюшие из расположения Допплеровского пика в
угловом энергетическом спектре анизотропии реликтового излучения. Две группы
иследователей сверхновых имеют очень
похожие эллипсы ошибок, а комбинированные соответствия реликтовое излучение-сверхновые показывают, что
плоская Вселенная с
космологической постоянной является предпочтительной. Однако
систематические ошибки в данных по сверхновым, показанные в виде большого серого (или розового) элипса,
позволяют обнулить космологическую постоянную 
.
Красный, черный, зеленый и синий цвета овалов на правом рисунке соответствуют
цветам кривых на приведенном выше рисунке.
Имеются большой GIF файл и
Postscript версия этого рисунка.
Данные по сверхновым, опубликованные в середине 2003г
[Тонри
с соавт. (2003) ], дают контуры в 1, 2 и 3 стандартных
отклонения, показанные в виде эллипсов на
рисунке слева. Данные по реликтовому излучению по результатам первого года WMAP и наземные
данные высокого углового разрешения приведены в виде облака точек анализа
функции вероятности с помощью метода Монте-Карло
с использованием цепей Маркова.
Каждая модель реликтового излучения имеет соответствующую постоянную Хаббла, что соответствует
цветовому коду точек.
Модель, которая удовлетворяет как данным по сверхновым, так и данным
по реликтовому излучению, имеет постоянную Хаббла, которая согласуется со
значением Постоянной Хаббла от Космического телескопа Хаббла.
Недавно Космический телескоп Хаббла наблюдал очень далекую сверхновую звезду
с красным смещением z = 1.755. Этот объект показывает, что тренд
к слабым сверхновым при средних величинах красного смещения далее обращается.
Это обращение означает, что одна возможная альтернатива ускоряющейся
Вселенной, как объяснение слабых сверхновых при z вблизи
0.5 может быть отвергнута. Эта отвергаемая альтернатива предполагала, что далекие
сверхновые становятся слабее из-за пыли в межгалактическом пространстве,
которая поглощает часть света этих звезд. На приведенном ниже графике,
изображена зависимость яркости или тусклости далеких сверхновых по отношению
к модели пустой Вселенной от красного смещения.
=1,
зеленая кривая - Вселенную с =0,
красная кривая показывает =2, а голубая -
Вселенную де-Ситтера или стационарную. Добавляя пыль к модели с =1,
получаем черную пунктирную кривую, которая не соответствует новой точке данных
при красном смещении z = 1.755. А синяя пунктирная кривая представляет
модель с =1 с светимостью сверхновой, развивающейся
как exp(
*t).
Эта альтернатива ускоряющейся Вселенной все еще очень хорошо
соответствует всем даным по сверхновым.
Непрерывная сиреневая кривая показывает согласованную модель или WMAP
плоскую ускоряющуюся вакуум-доминированную модель. Пунктирная сиреневая линия
является наилучшей аппроксимацией одних данных по сверхновым.
Точки на приведенном выше графике являются моей выборкой из таблицы данных Тонри с соавт.. Эти точки таковы:
<z> d(DM)где d(DM) - разница между модулем расстояния, определенного из потока излучения и модулем расстояния, рассчитанного из красного смещения в модели пустой Вселенной, а0.0051 -0.228 0.174 0.0105 -0.050 0.088 0.0169 -0.026 0.059 0.0279 0.015 0.044 0.0482 -0.015 0.039 0.0870 -0.008 0.042 0.1955 0.086 0.147 0.3386 0.104 0.097 0.4351 0.246 0.058 0.5069 0.117 0.062 0.6205 -0.027 0.086 0.8210 0.259 0.133 0.9353 -0.101 0.168 1.0560 -0.128 0.270 1.1990 -0.543 0.340 1.7550 -0.448 0.415
есть
стандартное отклонение d(DM) в выборке. Наблюдательно
d(DM) = 5 log (Ho [L/(4 &pi F)]1/2/[cz(1+z/2)])
в то время, как теоретически
d(DM) = 5 log[Z(z) J([1-&Omegaобщ]Z2) (1+z)/(z(1+z/2))]
притом, что Z(z) и J(x) определяются, как показано здесь.
Я пришел к следующим значениям &chi2 для аппроксимаций даных, полученных в режимах ПЗС-матрицы unbinned (максимальное разрешение - прим. переводчика) или binned (меньшее разрешение - прим. переводчика):
Развивающейся моделью является модель со светимостью сверхновой, развивающейся, как экспоненциальная функция космического времени, которую я обсуждал [ в статье ]. Эта модель все-еще является наилучшей аппроксимацией, чем плоская вакуум-доминированная модель, но в недостаточной степени.unbinned binned Название модели &Omegam &Omegaвак &chi2/df &chi2/df Наилучшая 0.71 1.37 225.3/227 12.9/13 Модель WMAP 0.27 0.73 230.2/229 17.3/15 Milne 0.0 0.0 244.5/229 31.4/15 ЭдС 1.0 0.0 330.0/229 120.2/15 Развивающаяся 1.0 0.0 228.6/228 15.9/14
[Рисс (Riess) с соавт. (2004)] дает данные по 185 сверхновым, все проанализированы согласованным способом. Я получил следующие данные в режиме binned ПЗС-матрицы с использованием золотого и серебрянного образцов от Рисса с соавт..
<z> d(DM)и их аппроксимации таковы:
unbinned binned
Название модели m vac 
2/df 2/df
Наилучшая 0.49 1.03 183.0/182 19.8/16
Модель WMAP 0.27 0.73 187.6/183 25.0/17
Milne 0.0 0.0 201.1/184 39.3/18
ЭдС 1.0 0.0 295.3/184 139.0/18
Развивающаяся 1.0 0.0 184.2/183 21.5/17
Заметьте, что наилучшая плоская модель аппроксимации изменилась не сильно, однако всеобщая
наилучшая не плоская модель стала менее соответствовать данным, чем ранее.
Начало | ЧаВО | Учебник : Часть 1 | Часть 2 | Часть 3 | Часть 4 | Возраст | Расстояния | Литература | Теория относительности
© 1997-2005 Edward L. Wright. Последняя редакция 26 июля 2005г
..:: Перевел с английского В.Г. Мисовец
